某铜尾矿中磁性铁与钙铁榴石综合利用试验研究*

卫亚儒 ，王宇斌，王望泊

（1.西北有色地质矿业集团，陕西 西安 710054；2.西安建筑科技大学 材料与矿资学院，陕西 西安 710055 ）

1 引言

我国每年产生的尾矿大约17亿t，其中铜尾矿3.19亿t，综合利用率不到18.9%、回收有价组分仅占3%［1］。资源利用率不高、尾矿堆存污染严重。本文在对某铜尾矿进行矿石性质分析基础上，进行了有价矿物回收利用工艺研究，综合回收磁性铁和钙铁榴石产率达到70.93%，实现了资源高效利用，有助于降低环境污染，具有借鉴意义。

2 尾矿性质

2.1 尾矿多元素分析

尾矿多元素化学分析［2］结果见表1。

由表1可知，尾矿中全铁含量为17.08%，CaO含量21.98%、SiO2含量为42.2%。

表1 尾矿多元素化学分析结果表

2.2 尾矿X衍射分析

尾矿X衍射分析图谱见图1，结果见表2。

图1 尾矿X衍射分析图谱

表2 尾矿X衍射分析结果表

表2可知：尾矿主要可综合利用的成分为钙铁榴石和磁铁矿，含量分别为85%、5%。

2.3 尾矿铁物相分析

尾矿铁物相分析结果见表3。

表3 尾矿铁物相分析结果表

从表3看出：该尾矿可供综合回收的铁是磁性铁，磁性铁含量是1.5%，占全铁的8.88%，如果单独回收磁性铁，回收意义不大。

3 选矿试验

通过矿石性质分析，尾矿可综合回收的矿物为磁铁矿及钙铁榴石。钙铁榴石具有弱磁性，比重为3.85～4.2g/cm3，主要脉石矿物石英、白云石、方解石比重为2.65g/cm3。因此，可以通过磁选，重选工艺实现铁和钙铁榴石综合利用［3］。

3.1 磁铁矿回收试验

磁铁矿属于强磁性铁矿石，试验固定磁场强度为1250 Oe［4］，磨矿细度分别为-200目41%（不磨）、-200目68%，工艺流程见图2，试验结果见表4。

图2 磁选试验工艺流程

表4 磁选试验结果表

表4结果表明：-200目41%条件下，铁精矿产率3.1%、品位65.40%、铁回收率达到11.75%；-200目68%条件下产率3.3%、品位65.00%，回收率11.96%。两种条件下精矿品位均达到65%，产率变化幅度不大。

3.2 钙铁榴石回收试验

利用钙铁榴石与脉石矿物的比重差进行重选分离。工艺流程见图3，结果见表5。

图3 摇床磨矿细度试验工艺流程

表5可以看出：通过两段摇床重选，-200目41%条件下获得精矿产率54%、品位90.48%；-200目68%条件下获得精矿产率37.5%，精矿品位94.06%；钙铁榴石中铁含量高影响品位提高，随磨矿细度增加，单体解离度增加，铁与钙铁榴石精矿品位提高，当磨矿细度达到-200目84%时，矿物泥化等效应逐渐抵消钙铁榴石与尾矿的比重差，但铁品位持续增大，导致钙铁榴石品位降低。

表5 重选磨矿细度试验结果表

表6 重-磁联合试验结果表

3.3 重-磁联合回收试验

磁铁矿和钙铁榴石比重相近，影响了钙铁榴石品质提高，可以利用磁性差异综合回收。选用重-磁联合综合回收工艺［5］，试验磁场强度1250 Oe，试验工艺流程见图4，试验结果见表6。

从表6可以看出：重-磁选工艺中，两种精矿品位和回收率随磨矿细度增加在提高，回收率随细度增加而降低，但重选尾矿产率大，精矿产率小，分离效果有待提高。

图4 重－磁联合试验流程

3.4 弱磁－强磁联合试验

为提高尾矿分选效果，先采用弱磁分选铁和钙铁榴石，再根据钙铁石榴的弱磁性采用强磁分选铁，试验进行了弱磁-强磁联合工艺研究，弱磁磁场强度1250 Oe，强磁场强度15180 Oe，流程见图5，试验结果见表7。

通过表6与表7对比，弱磁-强磁有助于提高铁精粉和钙铁榴石精粉产率，在-200目41%的条件下，铁精粉产率达到3.10%、品位65.40%、回收率11.12%；钙铁榴石产率达到67.83%、品位92.88%、回收率达到74.12%，指标最佳。

图5 弱磁-强磁联合试验流程

表7 弱磁-强磁联合试验结果表

4 结语

（1）提高尾矿利用率和降低堆存量符合绿色矿山规范要求［6］，文章对某铜尾矿进行元素、物质组成和铁物相分析。该尾矿可利用矿物是磁性铁和钙铁榴石，主要脉石矿物为石英、白云石、方解石。

（2）根据磁性铁和钙铁榴石比重大、磁性不同的性质，进行了磁选、重选，重-磁联合与弱磁-强磁联合工艺对比。综合考虑产率、品位和回收率指标，采用弱磁-强磁联合回收工艺，-200目41%条件下，磁性铁和钙铁榴石产率和品位指标高，资源综合利用率可达70.93%。